汽車方向盤轉向系統，從上世紀50年代到本世紀初，經歷了翻天覆地的革新和變化。

最早是純機械轉向，駕駛員打轉車輪需要克服前輪帶來的強大摩擦力力，使得駕駛機動車十分吃力。上世紀50年代，液壓助力（HPS）轉向系統應用在汽車上，標志著轉向助力的開始。在HPS助力下，駕乘體驗有了質的飛躍，但是HPS弱點在于成本高、維修難且增加油耗。后來又經幾代人的努力，轉向系統從液壓助力（HPS）到電子液壓助力（EHPS），再到如今的純電動轉向助力（electrical power steering，簡稱EPS），80年代，日本鈴木首先在其車型上使用EPS轉向助力，標志著電動時代的來臨。如今，幾乎所有乘用車都采用EPS轉向助力。

它有以下幾個優點：

動力來源于電機，轉換效率高

隨車速調節助力大小、操控舒適、穩定

實現方向盤主動回正，且可通過CAN總線與車身其它部件組成車聯系統，是智能駕駛、泊車的先驅

節約油耗3%~5%

正常情況下無需更換零部件，終生不維修

一款基于ST PowerPC SPC560P34L1以及predriver L9907, 低壓MOSFET STP120N4F6等的EPS電機驅動板設計方案：

硬件原理

EPS電機驅動板硬件主要分以下幾塊：

① 主控MCU：本方案采用ST PowerPC SPC560P34L1，是核心算力器件。負責對外部扭力傳感器信號、車速、發動機轉速信號采集，同時計算驅動策略和PID控制算法。

②驅動部分：ST L9907具備三相predriver，H橋（DC電機驅動）或3H橋（BLDC或PMSM電機驅動）構架，同時具備SPI配置、校準和信息反饋，內置運放，可直接抓取來自電機的電流。配合低壓MOSFET STP120N4F6，組成一套完整的電機驅動/反饋電路

③ 電源系統：ST PM芯片L9777A可提供2路5V DC隔離輸出，一路供給內部邏輯電源，另一路供給外部sensor，這樣外部尖峰浪涌不易影響到板內元器件，以應對車載復雜的電源條件。

④輔助MCU：增加一顆汽車級8bit MCU STM8AF6223，做整機電源管理和策略監控，一旦遇到故障，可以采取必要的應對措施，以保護車輛和駕乘人員安全。

軟件策略

“隨速助力”永遠是EPS控制的核心算法。它有兩層意思，包括：

①電機需要跟隨駕駛員轉向意圖和轉向速度，提供相同方向矢量的助力。這需要實時分析扭矩傳感器信號并快速計算出PID控制策略

②在不同車速下，電機提供助力的扭矩是不一樣的，理論上車速越快，所提供的助力越小。車速超過60~80Km/h，電機甚至需要提供阻尼以應對方向盤過輕、跑偏的狀況。這使得整個助力是一個變化的曲線，需要優秀的控制算法

③ 核心PID以及閉環控制算法：通過數學工程PID算法、以及做電流閉環、扭力閉環控制，是電機控制策略的核心關鍵。優秀的算法，往往可以使電機驅動更平滑、助力迅速跟上但不超調，駕駛體驗非常好

試驗臺架與人機界面

試驗臺和人機界面是必不可少的調試設備，有助于開發者模擬實際轉向，在仿真情況下調試PID參數和修正電控策略

?場景應用圖

?產品實體圖

?展示板照片

?方案方塊圖

?核心技術優勢

? 擁有比其它32bit MCU更多的對Timer控制策略，實現DC/BLDC/PMSM精確控制

? 獨立控制（助力、主動續流、阻尼、鎖定）

? 雙向放大4MHz帶寬增益可調

? 可實現BLDC雙橋臂采樣 ，速度快，可檢測正負電流，倍數可調

? 運放帶offset算法補償，使采樣精度更高

? 獨立5V供外部扭矩傳感器。內外電源獨立，不受影響

?方案規格

SPC560P34L1：

? 汽車級PowerPC e200z0h內核，64MHz主頻

? AEC-Q100

? 8ch獨立/互補通道PWM，16bit精度

? 擁有比其它32bit MCU更多的對Timer控制策略

L9907：

? 6~54V適壓，可靠性高

? 6ch PWM

? Prediver能力：600mA

? 2ch內置運放：雙向放大4MHz帶寬增益可調

? SPI可配置offset補償 L9777A：

? 輸入范圍5.6~31V / ? 150mA/100mA雙路驅動能力

? 獨立5V跟隨